全球核废水处理大比拼，追踪中国在核废水处理领域的创新足迹
全球核废水处理大比拼，追踪中国在核废水处理领域的创新足迹
随着核能的广泛应用，核废水的处理成为了全球关注的焦点问题。2021 年 4 月日本政府正式决定将福岛核废水排入海洋，引发了国际社会的强烈反对。核废水含有多种放射性物质，如铯、锶、钴、氚等，若未经妥善处理直接排放，将对人类健康、生态环境和经济发展造成严重影响。本文将整合三篇文章，深入探讨核废水的处理技术，分析各种技术的优缺点及应用前景，同时也对我国核废水处理方法进行详细阐述。
福岛第一核电站位于日本东北部的福岛县，2011 年 3 月 11 日，日本发生里氏 9 级大地震并引发巨大海啸，导致福岛第一核电站的 1 至 3 号机组堆芯熔毁，造成国际核事件分级标准中最高级别的 7 级核事故。为冷却仍在释放衰变余热的堆芯，东京电力公司不断向反应堆注入冷却水，并建立大量储水罐存放受到放射性物质污染的冷却水。此外，反应堆破损和地下水渗透也导致大量核污水产生。目前，福岛第一核电站内已储存了约 130 万吨的核污水，且储水罐的容量在 2022 年 9 月已达到上限。
核污水中含有铯 134、铯 137、碘 129、锶 90、钴 60 等 60 余种具有严重辐射危害影响的放射性元素。其中，氚是放射性活度最高的污染物，以氚化水的形式存在。
核废水的处理技术
国际上常见的核废水处理方式：
（1）掩埋核废水
将处理后的核废水装在专用容器中，储存在安全地点，防止泄漏或外溢。美国、俄罗斯、法国等国家都选择在地下或海底掩埋核废水。这种方式的缺点是需要占用大量土地，且有可能造成地下水或海洋的污染。
（2）蒸发核废水
将核废水送入锅炉中加热，使其变成蒸汽释放到空气中。美国三里岛核事故后就将核废水蒸发排入过大气。这种方式的缺点是会造成空气污染，且效率较低。
（3）电解核废水
将核废水经过电解变成氢气和氧气，然后再排放进大气。这种方式的优点是可以减少核废水的体积，但也会产生一定的辐射。
（4）混入水泥，埋进土里
将核废水和水泥混合，形成水泥块后再埋入地下。这种方式的优点是可以固化核废水，防止其扩散，但也会占用大量土地，且有可能造成土壤的污染。
（5）直接排海
将处理后的核废水直接排放到海洋中，在排放前要遵循国际能源署和本国政府制定的排放标准。日本福岛核电站计划将核废水排入太平洋。这种方式的优点是省事、快捷、省钱，但会造成海洋生态和渔业的破坏，引起国际社会的强烈反对。
我国的核废水处理方法
（1）物理处理方法
利用物理原理，如沉淀、过滤、吸附、离子交换等，将核废水中的放射性物质或其他污染物分离或去除。
（2）化学处理方法
利用化学反应，如化学沉淀、化学氧化、电解等，将核废水中的放射性物质或其他污染物转化为易于固化或稳定的形式。
（3）辐照处理方法
利用电子束或其他辐射源，对核废水进行辐照，使其中的有机物质或其他难降解物质发生光解或电解，达到降解或无害化的目的。
我国核废水处理方法的分层及各技术分析
传统处理技术
（1）蒸发浓缩法
将放射性废水通过蒸发浓缩法处理，能将大部分放射性核素（除氚、碘等极少数元素外）浓缩在蒸发残液中。该方法有很高的去污系数和浓缩系数，灵活性大，可处理高、中、低放射性废水，可单独使用也可与其他方法联合使用。但存在不适合处理含有挥发性核素和易起泡废水、热能消耗大、运行成本高、蒸汽发生器易腐蚀结垢、不易气液分离、存在爆炸等安全问题。
（2）离子交换法
用离子交换剂分离除去水中呈离子状态放射性核素。该方法操作简便、容易实现自动化、去污净化效果好，已广泛运用于放射性废水处理工艺中。但由于离子交换树脂适用于含盐量较低的废液，因此常与其他方法组合使用，如絮凝 - 离子交换、絮凝 - 电渗析 - 离子交换等。
（3）化学沉淀法
通过加入絮凝剂或载体物质使放射性核素发生沉淀、共沉淀反应从而从废水中去除。该方法工艺流程和设备简单、费用低廉、可处理杂质较多的废水，但去污因子较低、减容倍数偏小，产生污泥需二次处理，难以实现自动化连续运行。
新工艺和新技术
（1）膜处理法
借助选择透过性的薄膜，以压力差、温度差、电位差等为动力对放射性废水混合物实现分离。该方法具有无相变、分离效率高、能耗低、工艺和设备简单、操作简便等特点，但对水质要求较高，一般需与其他废水处理技术相结合。
（2）生物处理法
利用微生物菌体作为生物处理剂，富集回收处理放射性核素。该方法具有价格低廉、操作简便、不产生二次污染物等优势，但现有微生物对水质适应能力较弱，易受环境因素影响，应用受到很大限制。
（3）泡沫分离技术
将泡沫分离技术运用在去除放射性废液中微量金属离子，放射性废液中的金属离子与加入的化学试剂形成沉淀物或与加入的表面活性剂形成配合物被泡沫带出。该过程的主要影响因素包括活性剂的种类及浓度、溶液的 pH 值和气体流量的大小。
核废水处理技术面临的挑战与未来发展方向
目前的核废水处理技术各有优缺点，没有一种技术能够完全彻底地处理核废水。例如，蒸发浓缩法存在安全问题和高成本问题；离子交换法适用于含盐量较低的废液；化学沉淀法去污因子较低等。
核废水处理过程中可能会产生二次污染，如掩埋核废水可能造成地下水或海洋污染；混入水泥埋进土里可能造成土壤污染。此外，处理后的核废水排放到环境中仍可能存在一定的风险，如对海洋生态系统和人类健康的影响。
核废水的处理和排放引发了公众的担忧和国际社会的强烈反对。公众对核能安全的担忧可能加剧，对政府和企业的信任度降低。国际社会对核废水排放的严格监管也给核废水处理带来了巨大压力。
加大对核废水处理技术的研发投入，开发更加高效、安全、经济的处理技术。例如，探索新型的离子交换材料、膜材料和生物处理剂，提高处理效率和降低成本。同时，加强对多种处理技术的组合应用研究，发挥各技术的优势，弥补单一技术的不足。
核废水的处理是一个全球性问题，需要各国加强合作，共同应对。国际社会可以分享核废水处理技术和经验，共同开展研究项目，制定统一的核废水排放标准和监管机制。
加强对核废水处理的科普宣传，提高公众对核废水处理技术的了解和认识，增强公众对核能安全的信心。同时，充分听取公众的意见和建议，让公众参与核废水处理决策过程，提高决策的透明度和公正性。
核废水的处理是一项复杂而艰巨的任务，需要综合考虑技术、环境、经济和社会等多方面因素。目前，国际上和我国都在积极探索各种核废水处理技术，但仍面临着诸多挑战。未来，我们需要加大技术创新力度，加强国际合作，提高公众参与度，共同努力寻找更加安全、高效、经济的核废水处理方法，为保护人类健康和生态环境做出贡献。